Under ledelse av førsteamanuensis Kate Adamala og Aaron Engelhart ved College of Biological Sciences bygget teamet SpudCell bit for bit, kjemikalie for kjemikalie. Dette skiller seg fra tidligere arbeid, som J. Craig Venter Institutes «minimale celle» fra 2016, som ble laget ved å transplantere et syntetisk genom inn i en eksisterende naturlig celle .

Dette er foreløpig ikke skapelsen av syntetisk liv, men det er den mest fullstendige tilnærmingen bygget fra ikke-levende ingredienser til dags dato.

Nøkkelspesifikasjoner: Hva SpudCell er laget av

SpudCell er radikalt enklere enn noen naturlig celle. En typisk bakterie som E. coli inneholder millioner eller milliarder av molekyler; SpudCell inneholder kun 150 til 200 molekyler totalt . Genomet består av syv løkker med designer-DNA som koder for instruksjoner for vekst og reproduksjon .

SpudCell er avhengig av PURE-systemet (Protein synthesis Using Recombinant Elements) – et minimalt, rekonstituert in vitro-transkripsjons- og translasjonsmaskineri. Den har ingen egen metabolisme og er helt avhengig av dette spesialbygde molekylære miljøet for å uttrykke sitt genetiske program .

Hvordan den spiser

Cellemembranen inneholder transmembranporer basert på bakterieproteinet alfa-hemolysin, som tillater nukleotider og små næringsmolekyler å strømme inn i cellen . Porene kan åpnes eller lukkes ved å tilsette en kjemisk induktor, noe som gir teamet kontrollert fôring .

Hvordan den deler seg

Celledelingen drives ved å rekruttere membranlokalisert FtsZ-protein (bakteriens tubulin-homolog) til lipid-dobbeltlaget. Når nok FtsZ har samlet seg, danner det en kontraktil ring som klemmer membranen innover til cellen deler seg i to. Systemet bruker en lyssensitiv eller kjemisk induserbar proteinanker for å kontrollere når og hvor FtsZ samler seg, noe som gir ekstern kontroll over delingstidspunktet .

De største begrensningene: Ikke helt levende

Til tross for gjennombruddet, er SpudCell langt fra en selvopprettholdende levende organisme. Forskerne er ærlige om manglene:

• Ineffektiv deling: Delingen beskrives som «klønete». Kun en brøkdel av SpudCells fullfører delingen; mange slutter å snøre seg sammen eller lyserer .
• Dårlig genomoverføring: Datterceller arver ofte et ufullstendig eller intet genom. Teamet anslår at genomoverføringen er godt under 50 % per deling, noe som betyr at mange «avkom» ikke kan fortsette syklusen .
• Ribosomnedbrytning: PURE-systemets ribosomer brytes ned i løpet av cellesyklusen. Etter 3–4 generasjoner stopper proteinsyntesen, og cellelinjen kollapser. Dette begrenser SpudCell-slektslinjen til omtrent 5 generasjoner (omtrent 2–3 dager) før den må erstattes .
• Ingen darwinistisk evolusjon: SpudCell utfører programmert replikasjon, men kan ikke mutere, konkurrere eller utvikle seg autonomt. Hver syklus er en deterministisk utførelse av et eksternt program – ikke åpen evolusjon .

Som Adamala sa til CNN: SpudCell er «en svært skjør organisme som først og fremst eksisterer for å konsumere og av og til produsere en datter» .

Status for fagfellevurdering

Forskningen er til vurdering i et vitenskapelig tidsskrift, men har ikke fullført fagfellevurdering ennå. Teamet publiserte en 190 sider lang forhåndspublisering av arbeidet sitt på nettet. New York Times, som siterer forskerne, bekrefter at manuskriptet er til vurdering . Det spesifikke tidsskriftet er ikke offentliggjort.

Biotic: En åpen kildekode-fremtid for syntetiske celler

Sammen med SpudCell-kunngjøringen avslørte forskerne Biotic (BIOTIC) – en ny amerikansk 501(c)(3) allmennyttig stiftelse medgrunnlagt av Kate Adamala og Stanfords syntetiske biolog Drew Endy .

Biotics oppdrag er å fremme nye bioteknologier på en multilateral, åpen kildekode-basis. University of Minnesota har patentet på SpudCell, men har gitt en eksklusiv lisens til Biotic, som er strukturert for å holde den grunnleggende teknologien fritt tilgjengelig for forskere over hele verden – i tråd med tilnærmingen til Human Genome Project . Drew Endys Caltech-biografi bekrefter at han «nylig medgrunnla BIOTIC som en ny stiftelse som fremmer nye bioteknologier på multilateral basis» .

Hvorfor dette er viktig

SpudCell representerer et dramatisk skritt mot det lenge etterlengtede målet om å bygge en levende celle fra bunnen av. Den gir en minimal plattform for å studere livets grunnleggende krav og kan etter hvert muliggjøre anvendelser innen medisin, bioproduksjon og kjemisk produksjon. Som Adamala sa til Star Tribune, er motivasjonen å «bytte økonomien til bioøkonomi» ved å lage kjemikalier uten petrokjemikalier .

Men foreløpig er SpudCell et prinsippbevis – en skjør, kortvarig samling av molekyler som etterligner livet mer nøyaktig enn noe som er bygget før, men som ennå ikke er levende etter noen standard definisjon.

Under ledelse av førsteamanuensis Kate Adamala og Aaron Engelhart ved College of Biological Sciences bygget teamet SpudCell bit for bit, kjemikalie for kjemikalie. Dette skiller seg fra tidligere arbeid, som J. Craig Venter Institutes «minimale celle» fra 2016, som ble laget ved å transplantere et syntetisk genom inn i en eksisterende naturlig celle .

Dette er foreløpig ikke skapelsen av syntetisk liv, men det er den mest fullstendige tilnærmingen bygget fra ikke-levende ingredienser til dags dato.

Nøkkelspesifikasjoner: Hva SpudCell er laget av

SpudCell er radikalt enklere enn noen naturlig celle. En typisk bakterie som E. coli inneholder millioner eller milliarder av molekyler; SpudCell inneholder kun 150 til 200 molekyler totalt . Genomet består av syv løkker med designer-DNA som koder for instruksjoner for vekst og reproduksjon .

SpudCell er avhengig av PURE-systemet (Protein synthesis Using Recombinant Elements) – et minimalt, rekonstituert in vitro-transkripsjons- og translasjonsmaskineri. Den har ingen egen metabolisme og er helt avhengig av dette spesialbygde molekylære miljøet for å uttrykke sitt genetiske program .

Hvordan den spiser

Cellemembranen inneholder transmembranporer basert på bakterieproteinet alfa-hemolysin, som tillater nukleotider og små næringsmolekyler å strømme inn i cellen . Porene kan åpnes eller lukkes ved å tilsette en kjemisk induktor, noe som gir teamet kontrollert fôring .

Hvordan den deler seg

Celledelingen drives ved å rekruttere membranlokalisert FtsZ-protein (bakteriens tubulin-homolog) til lipid-dobbeltlaget. Når nok FtsZ har samlet seg, danner det en kontraktil ring som klemmer membranen innover til cellen deler seg i to. Systemet bruker en lyssensitiv eller kjemisk induserbar proteinanker for å kontrollere når og hvor FtsZ samler seg, noe som gir ekstern kontroll over delingstidspunktet .

De største begrensningene: Ikke helt levende

Til tross for gjennombruddet, er SpudCell langt fra en selvopprettholdende levende organisme. Forskerne er ærlige om manglene:

• Ineffektiv deling: Delingen beskrives som «klønete». Kun en brøkdel av SpudCells fullfører delingen; mange slutter å snøre seg sammen eller lyserer .
• Dårlig genomoverføring: Datterceller arver ofte et ufullstendig eller intet genom. Teamet anslår at genomoverføringen er godt under 50 % per deling, noe som betyr at mange «avkom» ikke kan fortsette syklusen .
• Ribosomnedbrytning: PURE-systemets ribosomer brytes ned i løpet av cellesyklusen. Etter 3–4 generasjoner stopper proteinsyntesen, og cellelinjen kollapser. Dette begrenser SpudCell-slektslinjen til omtrent 5 generasjoner (omtrent 2–3 dager) før den må erstattes .
• Ingen darwinistisk evolusjon: SpudCell utfører programmert replikasjon, men kan ikke mutere, konkurrere eller utvikle seg autonomt. Hver syklus er en deterministisk utførelse av et eksternt program – ikke åpen evolusjon .

Som Adamala sa til CNN: SpudCell er «en svært skjør organisme som først og fremst eksisterer for å konsumere og av og til produsere en datter» .

Status for fagfellevurdering

Forskningen er til vurdering i et vitenskapelig tidsskrift, men har ikke fullført fagfellevurdering ennå. Teamet publiserte en 190 sider lang forhåndspublisering av arbeidet sitt på nettet. New York Times, som siterer forskerne, bekrefter at manuskriptet er til vurdering . Det spesifikke tidsskriftet er ikke offentliggjort.

Biotic: En åpen kildekode-fremtid for syntetiske celler

Sammen med SpudCell-kunngjøringen avslørte forskerne Biotic (BIOTIC) – en ny amerikansk 501(c)(3) allmennyttig stiftelse medgrunnlagt av Kate Adamala og Stanfords syntetiske biolog Drew Endy .

Biotics oppdrag er å fremme nye bioteknologier på en multilateral, åpen kildekode-basis. University of Minnesota har patentet på SpudCell, men har gitt en eksklusiv lisens til Biotic, som er strukturert for å holde den grunnleggende teknologien fritt tilgjengelig for forskere over hele verden – i tråd med tilnærmingen til Human Genome Project . Drew Endys Caltech-biografi bekrefter at han «nylig medgrunnla BIOTIC som en ny stiftelse som fremmer nye bioteknologier på multilateral basis» .

Hvorfor dette er viktig

SpudCell representerer et dramatisk skritt mot det lenge etterlengtede målet om å bygge en levende celle fra bunnen av. Den gir en minimal plattform for å studere livets grunnleggende krav og kan etter hvert muliggjøre anvendelser innen medisin, bioproduksjon og kjemisk produksjon. Som Adamala sa til Star Tribune, er motivasjonen å «bytte økonomien til bioøkonomi» ved å lage kjemikalier uten petrokjemikalier .

Men foreløpig er SpudCell et prinsippbevis – en skjør, kortvarig samling av molekyler som etterligner livet mer nøyaktig enn noe som er bygget før, men som ennå ikke er levende etter noen standard definisjon.